多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器、輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及核醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器、輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描成像儀(Single Photon Emiss1n ComputedTomograph,以下簡(jiǎn)稱(chēng)SPECT)是一種先進(jìn)的核醫(yī)學(xué)分子影像工具，能夠以無(wú)創(chuàng)的方式獲得生物體的代謝信息，在心血管系統(tǒng)疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腫瘤學(xué)等重大疾病的機(jī)理研究、診斷及治療中發(fā)揮了重要作用。SPECT儀器由探頭、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、掃描床、圖像采集與處理工作站等組成，其中探頭通常由閃爍體探測(cè)器和準(zhǔn)直器兩部分組成。成像時(shí)先將Tc-99m等放射性核素標(biāo)記的藥物注射到人體，然后利用探頭圍繞人體，從不同角度采集伽馬射線，獲得不同角度的二維放射性強(qiáng)度分布圖，進(jìn)而通過(guò)圖像重建，可以得到反映人體放射性藥物分布的三維圖像。
[0003]空間分辨率、靈敏度、成像視野是SPECT最重要的三個(gè)性能指標(biāo)。空間分辨率反映了 SPECT分辨物體細(xì)節(jié)的能力，它的提升可以增加所得圖像的細(xì)節(jié)豐富度和清晰度；靈敏度反映了 SPECT探測(cè)低活度對(duì)象的能力，它的提升可以減少放射性藥物的注射量或者成像時(shí)間；成像視野則反映了 SPECT所能掃描的物體的尺寸范圍，它的提升可以加速或優(yōu)化對(duì)大物體的掃描。對(duì)于這些指標(biāo)中的一個(gè)或者多個(gè)同時(shí)提升，是多年來(lái)SPECT發(fā)展的基本方向。
[0004]準(zhǔn)直器的性能是影響SPECT系統(tǒng)性能的最主要因素之一。優(yōu)化準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)，提升準(zhǔn)直器性能是SPECT系統(tǒng)性能提升的主要手段之一。準(zhǔn)直器通常是一塊打滿緊密排列的通孔的方板，板材一般為鉛、鎢等重金屬材料或合金，它可以阻擋不沿孔飛行的伽馬光子，允許沿與其上的孔飛行的伽馬光子通過(guò)?；跍?zhǔn)直器上的孔的方向和閃爍體探測(cè)器所獲得的伽馬光子打在探測(cè)器上的位置，就可以確定伽馬光子飛行的直線軌跡。準(zhǔn)直器的性能通常也用空間分辨率、靈敏度、視野等指標(biāo)來(lái)表征，這些性能指標(biāo)由準(zhǔn)直器的幾何參數(shù)(板大小、孔的形狀、尺寸、孔深等)、材質(zhì)、加工精度等決定。這些指標(biāo)之間是相互約束的關(guān)系，一個(gè)的提升往往伴隨著其它指標(biāo)的下降，通常需要根據(jù)應(yīng)用需求來(lái)進(jìn)行優(yōu)化，以選擇一個(gè)較為合適的性能組合。
[0005]當(dāng)前，對(duì)大動(dòng)物及人的成像中，SPECT系統(tǒng)的分辨率和靈敏度還有很大提升空間。相對(duì)于同樣是核醫(yī)學(xué)分子影像工具的正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描成像儀而言，其分辨率一般較低，而靈敏度更是低到兩個(gè)數(shù)量級(jí)。較低的靈敏度和分辨率影響著SPECT系統(tǒng)(尤其是基于平行孔準(zhǔn)直器的臨床SPECT系統(tǒng))對(duì)疾病的早期診斷、小病灶的發(fā)現(xiàn)和定量分析、物體細(xì)節(jié)的準(zhǔn)確反映等的應(yīng)用能力。因此，進(jìn)一步設(shè)計(jì)高性能的準(zhǔn)直器仍是提升SPECT系統(tǒng)性能的重要問(wèn)題和有效手段。
[0006]在實(shí)際的臨床SPECT成像中，通常會(huì)需要根據(jù)應(yīng)用類(lèi)型來(lái)選取不同性能的準(zhǔn)直器。這一過(guò)程需要卸載舊的準(zhǔn)直器、安裝新的準(zhǔn)直器。由于準(zhǔn)直器又大又重，所以準(zhǔn)直器的更換存在較大的不便性，也容易在更換的過(guò)程中對(duì)機(jī)器造成損壞。此外，一臺(tái)SPECT—般配置的不同性能的準(zhǔn)直器的數(shù)量也非常少，因此選擇范圍就非常少，并不能充分地實(shí)現(xiàn)根據(jù)應(yīng)用來(lái)選擇適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)直器的功能。設(shè)計(jì)性能可調(diào)的多性能準(zhǔn)直器是解決這一問(wèn)題的理想方案。
[0007]準(zhǔn)直器的加工難度也是準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)的一大考量，極端性能的準(zhǔn)直器和功能復(fù)雜的準(zhǔn)直器可能會(huì)受限于加工難度而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)，也需要考慮準(zhǔn)直器的加工問(wèn)題。
[0008]因此，針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，有必要提供一種改良結(jié)構(gòu)的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器、輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器、輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備，能夠提升準(zhǔn)直器的單個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)，或者能夠支持多種性能組合以供調(diào)節(jié)和選擇。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0011]—種多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，其包括若干個(gè)準(zhǔn)直層，每個(gè)準(zhǔn)直層上設(shè)有若干準(zhǔn)直孔，至少有兩個(gè)準(zhǔn)直層相互間是錯(cuò)位耦合的。
[0012]一種輻射器，其包括輻射源，所述輻射器還包括所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用以對(duì)從輻射源中產(chǎn)生的射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0013]一種探測(cè)裝置，其包括檢測(cè)器，所述探測(cè)裝置還包括所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用于對(duì)射線進(jìn)行準(zhǔn)直，并且準(zhǔn)直后的射線將被施加到所述檢測(cè)器上。
[0014]一種掃描設(shè)備，其包括探測(cè)裝置和機(jī)架，所述探測(cè)裝置安裝于所述機(jī)架上，所述探測(cè)裝置包括權(quán)所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用于對(duì)射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0015]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提出的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器除了可以實(shí)現(xiàn)相較于單層準(zhǔn)直器的性能的提升和多性能選擇的功能外，還具有較好的加工可行性。由于將準(zhǔn)直器分為多個(gè)準(zhǔn)直層后，每個(gè)準(zhǔn)直層厚度較薄，所以加工精度容易保證。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為一個(gè)四層準(zhǔn)直器對(duì)伽馬射線進(jìn)行準(zhǔn)直的示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器中準(zhǔn)直孔的形狀為正方形時(shí)，雙層錯(cuò)位前后的對(duì)比示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器中準(zhǔn)直孔的形狀為正六邊形時(shí)，雙層錯(cuò)位前后的對(duì)比TJK意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器中準(zhǔn)直孔的形狀為正六邊形時(shí)，三層錯(cuò)位前后的對(duì)比TJK意圖；
[0020]圖5為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器中準(zhǔn)直孔的形狀為正三角形時(shí)，三層錯(cuò)位前后的對(duì)比TJK意圖；
[0021]圖6為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器中準(zhǔn)直孔的形狀為圓形時(shí)，雙層錯(cuò)位前后的對(duì)比示意圖；
[0022]圖7為本發(fā)明多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器利用雙層錯(cuò)位耦合實(shí)現(xiàn)靈敏度提升的兩個(gè)設(shè)計(jì)的示意圖，其中圖7(a)為沒(méi)有錯(cuò)位時(shí)的示意圖，圖7(b)為第一種雙層錯(cuò)位耦合設(shè)計(jì)的示意圖，圖7(c)為第二種雙層錯(cuò)位耦合設(shè)計(jì)的示意圖；
[0023]圖8為一種匯聚型的雙層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器的示意圖；
[0024]圖9為兩種高分辨率的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)示意圖，其中，圖9(a)為第一種高分辨率的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)示意圖，圖9(b)為第二種高分辨率的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器的設(shè)計(jì)示意圖；
[0025]圖10為多種多平行束的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器設(shè)計(jì)示意圖，其中，圖10(a)?圖10(h)分別為不同種類(lèi)的示意圖；
[0026]圖11為一種可調(diào)型準(zhǔn)直器的幾種設(shè)計(jì)示意圖，其中，圖11(a)?圖11(d)分別為不同種類(lèi)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]在詳細(xì)介紹本發(fā)明前，先定義“準(zhǔn)直層”和“錯(cuò)位耦合”的概念。準(zhǔn)直層可從兩個(gè)角度理解:一是將其看作是對(duì)一個(gè)準(zhǔn)直器進(jìn)行切分(將孔切短)而得到的子準(zhǔn)直器；二是通過(guò)串聯(lián)疊加在一起而形成一個(gè)準(zhǔn)直系統(tǒng)的多個(gè)準(zhǔn)直器中的每一個(gè)。伽馬光子要穿過(guò)一個(gè)包含多個(gè)準(zhǔn)直層的準(zhǔn)直器，須依次穿過(guò)每一個(gè)準(zhǔn)直層。錯(cuò)位耦合是指兩個(gè)準(zhǔn)直層在串聯(lián)耦合時(shí)兩者的準(zhǔn)直孔的中心線不重合，相反地，對(duì)齊耦合則是指兩個(gè)準(zhǔn)直層相對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)直孔的中心線重合。
[0028]本發(fā)明公開(kāi)了一種多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器、輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備，能夠提升準(zhǔn)直器的單個(gè)或多個(gè)性能指標(biāo)，或者能夠支持多種性能組合以供調(diào)節(jié)和選擇。
[0029]本發(fā)明還公開(kāi)了一種輻射器，其包括輻射源，所述輻射器還包括本發(fā)明所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用以對(duì)從輻射源中產(chǎn)生的射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0030]本發(fā)明還公開(kāi)了一種探測(cè)裝置，其包括檢測(cè)器，所述探測(cè)裝置還包括本發(fā)明所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用于對(duì)射線進(jìn)行準(zhǔn)直，并且準(zhǔn)直后的射線將被施加到所述檢測(cè)器上。
[0031]本發(fā)明還公開(kāi)了一種掃描設(shè)備，其包括探測(cè)裝置和機(jī)架，所述探測(cè)裝置安裝于所述機(jī)架上，所述探測(cè)裝置包括本發(fā)明所述的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器，所述多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器用于對(duì)射線進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0032]本發(fā)明公開(kāi)的輻射器、探測(cè)裝置及掃描設(shè)備中均設(shè)有本發(fā)明所要保護(hù)的多個(gè)實(shí)施例的多層錯(cuò)位耦合準(zhǔn)直器